(57)【要約】      （修正有）【課題】  経時劣化を含めてトランジスタとしての特性が良好であり、更に塗布による薄膜形成が容易な有機半導体材料、それを用いた有機半導体膜、有機半導体素子、有機薄膜トランジスタ及び電界効果型トランジスタ、並びに該トランジスタ用いたスイッチング素子を提供すること。【解決手段】  下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。2006237214.tif 000009（式中、Ａｒ1〜Ａｒ4はそれぞれ芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表す。但し、Ａｒ1〜Ａｒ4の少なくとも１つは芳香族複素環である。Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ水素原子または置換基を表す。）【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
【化１】
2006237214.tif 000008
（式中、Ａｒ1〜Ａｒ4はそれぞれ芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表す。但し、Ａｒ1〜Ａｒ4の少なくとも１つは芳香族複素環である。Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ水素原子または置換基を表す。）
【請求項２】
前記一般式（１）において、Ａｒ1〜Ａｒ4が表す芳香族複素環が５員環であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
【請求項３】
前記一般式（１）において、Ａｒ1〜Ａｒ4が表す芳香族複素環が６員環であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
【請求項４】
前記一般式（１）において、Ａｒ1〜Ａｒ4が表す芳香族複素環を形成するヘテロ原子がＮ、Ｓ、Ｏから選ばれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【請求項５】
前記一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ8全てが水素原子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【請求項６】
前記一般式（１）において、Ｒ1、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ8はそれぞれアルキル基を表し、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6、Ｒ7はそれぞれ水素原子を表すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【請求項７】
前記一般式（１）において、Ｒ1、Ｒ8の一方がアルキル基で他方が水素原子であり、Ｒ4、Ｒ5の一方がアルキル基で他方が水素原子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含むことを特徴とする有機半導体膜。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体素子。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体材料を半導体層に含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体材料を半導体層に含むことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【請求項１２】
請求項１０に記載の有機薄膜トランジスタまたは請求項１１に記載の電界効果型トランジスタを用いることを特徴とするスイッチング素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機半導体材料、それを用いた有機半導体膜、有機半導体素子、有機薄膜トランジスタ及び電界効果型トランジスタ、並びに該トランジスタ用いたスイッチング素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また更に情報化の進展に伴い、従来紙媒体で提供されていた情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。
【０００３】
一般に平板型のディスプレイ装置においては、液晶、有機ＥＬ、電気泳動などを利用した素子を用いて表示媒体を形成している。またこうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度などを確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動であるＴＦＴ素子を用いる技術が主流になっている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらＴＦＴ素子を形成し、液晶、有機ＥＬ素子等が封止されている。
【０００４】
ここでＴＦＴ素子には主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）などの半導体を用いることができ、これらのＳｉ半導体（必要に応じて金属膜も）を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでＴＦＴ素子が製造される。こうしたＴＦＴ素子の製造には、通常スパッタリング、その他の真空系の製造プロセスが必要とされる。
【０００５】
しかしながら、このようなＴＦＴ素子の製造では、真空チャンバーを含む真空系の製造プロセスを何度も繰り返して各層を形成せざるを得ず、装置コスト、ランニングコストが非常に膨大なものとなっていた。例えば、ＴＦＴ素子では、通常それぞれの層の形成のために真空蒸着、ドープ、フォトリソグラフ、現像等の工程を何度も繰り返す必要があり、何十もの工程を経て素子を基板上に形成している。スイッチング動作の要となる半導体部分に関しても、ｐ型、ｎ型等、複数種類の半導体層を積層している。こうした従来のＳｉ半導体による製造方法ではディスプレイ画面の大型化のニーズに対し、真空チャンバー等の製造装置の大幅な設計変更が必要とされるなど、設備の変更が容易ではない。
【０００６】
また、このような従来からのＳｉ材料を用いたＴＦＴ素子の形成には高い温度の工程が含まれるため、基板材料には工程温度に耐える材料であるという制限が加わることになる。このため実際上はガラスを用いざるを得ず、先に述べた電子ペーパーあるいはデジタルペーパーといった薄型ディスプレイを、こうした従来知られたＴＦＴ素子を利用して構成した場合、そのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下の衝撃で割れる可能性のある製品となってしまう。ガラス基板上にＴＦＴ素子を形成することに起因するこれらの特徴は、情報化の進展に伴う手軽な携行用薄型ディスプレイへのニーズを満たすにあたり、望ましくないものである。
【０００７】
一方、近年において高い電荷輸送性を有する有機化合物として、有機薄膜トランジスタ材料の研究が精力的に進められている。これらの化合物は有機ＥＬ素子用の電荷輸送性材料のほか、例えば、サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ）誌、２８９巻、５９９頁（２０００）等において論じられているような有機レーザー発振素子や、例えば、ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）誌、４０３巻、５２１頁（２０００）等、多数の論文にて報告されている有機薄膜トランジスタへの応用が期待されている。これら有機半導体デバイスを実現できれば、比較的低い温度での真空ないし低圧蒸着による製造プロセスの簡易化や、更にはその分子構造を適切に改良することによって、溶液化できる半導体を得る可能性があると考えられ、有機半導体溶液をインク化することによりインクジェット方式を含む印刷法による製造も考えられる。これらの低温プロセスによる製造は、従来のＳｉ系半導体材料については不可能と考えられてきたが、有機半導体を用いたデバイスにはその可能性があり、従って前述の基板耐熱性に関する制限が緩和され、透明樹脂基板上にも、例えば、ＴＦＴ素子を形成できる可能性がある。透明樹脂基板上にＴＦＴ素子を形成し、そのＴＦＴ素子により表示材料を駆動させることができれば、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない（もしくは非常に割れにくい）ディスプレイとすることができるであろう。
【０００８】
有機半導体材料としては、ポリフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、オリゴチオフェン、ペンタセンなどが研究されているが、特にペンタセンを始めとするポリアセン化合物は、高いキャリア移動度と優れた半導体デバイス特性が得られることが報告されている。また、ポリアセン化合物あるいはポリアセン化合物誘導体について開示されている（例えば、特許文献１〜４及び非特許文献１参照。）が、いずれも溶液プロセス適性と、キャリア移動度、半導体デバイス特性の両立という点において十分とは言えず、更なる有機半導体材料の開発が望まれていた。
【特許文献１】国際公開第０３／１６５９９号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０３／２８１２５号パンフレット
【特許文献３】米国特許第６，６９０，０２９号明細書
【特許文献４】特開２００４−１０７２１６号公報
【非特許文献１】サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ）誌、３０３巻、１６４４〜１６４６頁（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、経時劣化を含めてトランジスタとしての特性が良好であり、更に塗布による薄膜形成が容易な有機半導体材料、それを用いた有機半導体膜、有機半導体素子、有機薄膜トランジスタ及び電界効果型トランジスタ、並びに該トランジスタ用いたスイッチング素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記課題は、下記構成により達成された。
【００１１】
（請求項１）
下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
【００１２】
【化１】
2006237214.tif 000002
【００１３】
（式中、Ａｒ1〜Ａｒ4はそれぞれ芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表す。但し、Ａｒ1〜Ａｒ4の少なくとも１つは芳香族複素環である。Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ水素原子または置換基を表す。）
（請求項２）
前記一般式（１）において、Ａｒ1〜Ａｒ4が表す芳香族複素環が５員環であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
【００１４】
（請求項３）
前記一般式（１）において、Ａｒ1〜Ａｒ4が表す芳香族複素環が６員環であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
【００１５】
（請求項４）
前記一般式（１）において、Ａｒ1〜Ａｒ4が表す芳香族複素環を形成するヘテロ原子がＮ、Ｓ、Ｏから選ばれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【００１６】
（請求項５）
前記一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ8全てが水素原子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【００１７】
（請求項６）
前記一般式（１）において、Ｒ1、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ8はそれぞれアルキル基を表し、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6、Ｒ7はそれぞれ水素原子を表すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【００１８】
（請求項７）
前記一般式（１）において、Ｒ1、Ｒ8の一方がアルキル基で他方が水素原子であり、Ｒ4、Ｒ5の一方がアルキル基で他方が水素原子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【００１９】
（請求項８）
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含むことを特徴とする有機半導体膜。
【００２０】
（請求項９）
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体素子。
【００２１】
（請求項１０）
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体材料を半導体層に含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【００２２】
（請求項１１）
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体材料を半導体層に含むことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【００２３】
（請求項１２）
請求項１０に記載の有機薄膜トランジスタまたは請求項１１に記載の電界効果型トランジスタを用いることを特徴とするスイッチング素子。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、経時劣化を含めてトランジスタとしての特性が良好であり、更に塗布による薄膜形成が容易な有機半導体材料、それを用いた有機半導体膜、有機半導体素子、有機薄膜トランジスタ及び電界効果型トランジスタ、並びに該トランジスタ用いたスイッチング素子を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明について詳述する。
【００２６】
前記一般式（１）において、Ａｒ1〜Ａｒ4はそれぞれ芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表す。但し、Ａｒ1〜Ａｒ4の少なくとも１つは芳香族複素環である。芳香族複素環としては５員環または６員環が好ましく、構成するヘテロ原子としてはＮ、Ｓ、Ｏが好ましい。芳香族５員複素環としてはピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チオフェン環、フラン環、イソチアゾール環、イソキサゾール環等が挙げられ、芳香族６員複素環としてはピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラン環等が挙げられる。芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられる。
【００２７】
Ａｒ1〜Ａｒ4が表す芳香族炭化水素環または芳香族複素環は置換基を有してもよく、置換基の例としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、ヘテロアリール基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等）、ヘテロ環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミ���基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられ、これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていても、複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
【００２８】
Ｒ1〜Ｒ8は水素原子または置換基を表し、置換基としては上記のものが挙げられる。置換基の中ではアルキル基が好ましく、Ｒ1、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ8がそれぞれアルキル基を表し、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6、Ｒ7がそれぞれ水素原子を表すことがより好ましい。更にＲ1〜Ｒ8全てが水素原子であることが好ましい。またＲ1、Ｒ8の一方がアルキル基で他方が水素原子であり、Ｒ4、Ｒ5の一方がアルキル基で他方が水素原子であることも好ましい。
【００２９】
以下、本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
【化２】
2006237214.tif 000003
【００３１】
【化３】
2006237214.tif 000004
【００３２】
本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物は、例えば、以下の方法で合成することができる。
【００３３】
【化４】
2006237214.tif 000005
【００３４】
より具体的には、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，５５，１３，１９９０，４１９０〜４１９８に記載の方法を参考にして合成することができる。
【００３５】
有機薄膜トランジスタは、支持体上に有機半導体チャネル（活性層）で連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と支持体上にまずゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に大別される。
【００３６】
本発明に係る化合物を有機薄膜トランジスタ素子の活性層に設置するには、真空蒸着により基板上に設置することもできるが、適切な溶剤に溶解し、必要に応じ添加剤を加えて調製した溶液をキャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等によって基板上に設置するのが好ましい。この場合、本発明の有機半導体材料を溶解する溶剤は、該有機半導体材料を溶解して適切な濃度の溶液が調製できるものであれば格別の制限はないが、具体的にはジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサンなどの環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ｍ−クレゾール等の芳香族系溶媒、ヘキサンなどの鎖状炭化水素系溶媒、シクロヘキサンなどの環状炭化水素系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、二硫化炭素等を挙げることができる。
【００３７】
本発明おいて、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられるが、特に白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ及び炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体なども好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。
【００３８】
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。更に導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【００３９】
ゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
【００４０】
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【００４１】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。
【００４２】
これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。
【００４３】
大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平１１−６１４０６号、同１１−１３３２０５号、特開２０００−１２１８０４号、同２０００−１４７２０９号、同２０００−１８５３６２号の各公報等に記載されている。これによって高機能性の薄膜を生産性高く形成することができる。
【００４４】
また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることもできる。
【００４５】
有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。
【００４６】
無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。
【００４７】
また支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えば、プラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【００４８】
以下に、本発明の有機半導体材料からなる有機薄膜を用いた電界効果型の有機薄膜トランジスタについて説明する。
【００４９】
図１は、本発明の有機半導体材料を活性層に用いた電界効果型の有機薄膜トランジスタの構成例を示す。同図（ａ）は支持体６上に金属箔等によりソース電極２、ドレイン電極３を形成し、両電極間に本発明の有機半導体材料からなる活性層１を形成し、その上に絶縁層５を形成し、更にその上にゲート電極４を形成して電界効果型トランジスタを形成したものである。同図（ｂ）は活性層１を、（ａ）では電極間に形成したものを、コート法等を用いて電極及び支持体表面全体を覆うように形成したものを表す。（ｃ）は支持体６上に先ずコート法等を用いて、活性層１を形成し、その後ソース電極２、ドレイン電極３、絶縁層５、ゲート電極４を形成したものを表す。
【００５０】
同図（ｄ）は支持体６上にゲート電極４を金属箔等で形成した後、絶縁層５を形成し、その上に金属箔等で、ソース電極２及びドレイン電極３を形成し、該電極間に本発明の半導体材料により形成された活性層１を形成する。その他同図（ｅ）、（ｆ）に示すような構成を取ることもできる。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【００５２】
実施例１
ゲート電極としての比抵抗０．０１Ω・ｃｍのＳｉウェハーに、厚さ２０００Åの熱酸化膜を形成してゲート絶縁層とした後、オクチルトリクロロシランによる表面処理を行った。比較化合物〈１〉（ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ、アルドリッチ社製、平均分子量８９０００、ＰＨＴ））のクロロホルム溶液をアプリケーターを用いて塗布し、自然乾燥することによりキャスト膜（厚さ５０ｎｍ）を形成して、窒素雰囲気下で５０℃、３０分間の熱処理を施した。更にこの膜の表面にマスクを用いて金を蒸着して、ソース及びドレイン電極を形成した。ソース及びドレイン電極は幅１００μｍ、厚さ２００ｎｍで、チャネル幅Ｗ＝３ｍｍ、チャネル長Ｌ＝２０μｍの有機薄膜トランジスタ素子１を作製した。
【００５３】
比較化合物〈１〉を比較化合物〈２〉（ペンタセン、アルドリッチ社製市販試薬を昇華精製して用いた）に代えた他は、有機薄膜トランジスタ素子１と同様の方法で、有機薄膜トランジスタ素子２を作製した。
【００５４】
【化５】
2006237214.tif 000006
【００５５】
更に比較化合物〈１〉を表１に示した本発明に係る例示化合物に代えた他は有機薄膜トランジスタ素子１と同様の方法で、有機薄膜トランジスタ素子３〜７を作製した。
【００５６】
以上のように作製した有機薄膜トランジスタ素子１及び３〜７は、ｐチャネルのエンハンスメント型ＦＥＴの良好な動作特性を示した。更に有機薄膜トランジスタ素子１〜７について、Ｉ−Ｖ特性の飽和領域から、キャリア移動度とＯＮ／ＯＦＦ比（ドレインバイアス−５０Ｖとし、ゲートバイアス−５０Ｖ及び０Ｖにしたときのドレイン電流値の比率）を求めた。また得られた素子を大気中で１ヶ月放置し、再度キャリア移動度とＯＮ／ＯＦＦ比を求めた。結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
2006237214.tif 000007
【００５８】
表１の結果より、本発明の有機薄膜トランジスタ素子は、トランジスタとしての特性が良好であり、更に経時劣化が抑えられていることがわかった。
【００５９】
また、比較化合物〈２〉（ペンタセン）を用いた有機薄膜トランジスタ素子２の結果は、塗布による薄膜形成によっては活性層として機能するペンタセン薄膜を得がたいことが明確に示されているが、本発明の有機薄膜トランジスタ素子は、塗布による薄膜形成で良好なトランジスタとしての特性を示すことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】有機半導体材料を活性層に用いた電界効果型有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  活性層
２  ソース電極
３  ドレイン電極
４  ゲート電極
５  絶縁層
６  支持体
【図１】
2006237214.tif 000010